Какой буквой обозначается нагрузка в электрике

Электрические нагрузки

Электрической нагрузкой какого-либо элемента сети называется мощность, которой нагружен данный элемент сети. Например, если по кабелю передается мощность 120 кВт, то нагрузка кабеля равна тоже 120 кВт. Точно так же можно говорить о нагрузке на шины подстанции или на трансформатор и т. д. Величина и характер электрической нагрузки зависят от потребителя электрической энергии, который может быть назван приемником электрической энергии .

Наиболее распространенным и важным в производстве приемником является электродвигатель. Главными потребителями электрической энергии на промышленных предприятиях являются трехфазные двигатели переменного тока. Электрическая нагрузка электродвигателя определяется величиной и характером механической нагрузки.

Нагрузки необходимо покрывать от источника электрической энергии, которым является электрическая станция. Обычно между генератором и потребителем электрической энергии существует целый ряд элементов электрической сети. Например, если двигатели, приводящие в движение механизмы в цеху питаются от сети напряжением 380 В, то в цеху или около цеха должна быть расположена цеховая трансформаторная подстанция, на которой установлены силовые трансформаторы для питания цеховых установок (для покрытия цеховых нагрузок).

Трансформаторы через кабели или воздушные провода питаются либо от более мощной подстанции, либо от промежуточного распределительного пункта высокого напряжения, или, что часто встречается на предприятиях, от тепловой электрической станции предприятия. Во всех случаях покрытие нагрузок осуществляется от генераторов электрической станции. При этом минимальное значение нагрузка имеет на конечном пункте, например в цехе.

По мере приближения к источнику питания нагрузка растет за счет потерь энергии в передающих звеньях (в проводах, трансформаторах и т. д.). Наибольшего значения она достигает у источника питания — у генератора электрической станции.

Поскольку нагрузка измеряется в единицах мощности, она может быть активная Р_кВт, реактивная Q_кBap и полная S = √( P 2 + Q 2 ) кВА.

Нагрузка также может быть выражена в единицах тока. Если, например, по линии протекает ток I = 80 А, то эти 80 А являются нагрузкой линии. При прохождении тока по любому элементу установки выделяется тепло, в результате чего этот элемент (трансформатор, преобразователь, шины, кабели, провода и др.) нагревается.

Допустимые мощности (нагрузки) на данные элементы электротехнической установки (машины, трансформаторы, аппараты, провода и др.) определяются величиной допустимой температуры. Ток, протекающий по проводам, помимо потерь мощности, вызывает потери напряжения, которые не должны превышать величин, регламентированных руководящими указаниями.

В реальных установках нагрузка в виде тока или мощности не остается в течение суток неизменной, и поэтому в практику расчетов введены определенные термины и понятия различных видов нагрузок.

Номинальная активная мощность электродвигателя — мощность, развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении и токе якоря (ротора).

Номинальная мощность любого приемника , кроме электродвигателя это потребляемая им активная мощность Р_н (кВт) или полная мощность S _н (кВА) при номинальном напряжении.

Паспортная мощность Рпасп электроприемника в повторно-кратковременном режиме приводится к номинальной длительной мощности при ПВ = 100% по формуле P _н = P _пасп √ПВ

При этом ПВ выражен в относительных единицах. Например, двигатель с паспортной мощностью Р_пасп = 10 кВт при ПВ = 25%, приведенный к номинальной длительной мощности ПВ = 100%, будет иметь мощность P _н = 10 √25 = 5 кВт.

Групповая номинальная мощность (установленная мощность) — сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных рабочих электродвигателей, приведенных к ПВ = 100%. Например, если Р_н1 = 2,8, Р_н2 = 7, Р_н3 = 20 кВт, Р_4пасп= 10 кВт при ПВ = 25%, то P _н = 2,8 + 7 + 20 + 5 = 34,8 кВт.

Расчетная, или максимальная активная, Рм, реактивная Qм и полная S м мощность, а также максимальный ток I м представляют собой наибольшие из средних величин мощностей и токов за определенный промежуток времени, измеряемый 30 мин. Вследствие этого расчетная максимальная мощность иначе называется получасовой или 30-минутной максимальной мощностью Рм = Р30. Соответственно, I м= I зо.

Расчетный максимум тока I м = I30 = √(P _м 2 + Q _м 2 )/(√3 U н) или I м = I30 = P _м/( √3 U _нС osφ) , где С osφ — средневзвешенное значения коэффициента мощности за расчетное время (30 мин.)

Графиком электрических нагрузок принято называть графическое изображение расходуемой мощности за определенный отрезок времени. Различают суточный и годовой графики нагрузок. Суточный график показывает зависимость расходуемой мощности от времени в течение суток. По вертикали откладывается нагрузка (мощность), по горизонтали — часы суток. Годовой график определяет зависимость расходуемой мощности от времени в течение года.

По своей форме графики электрических нагрузок для различных производств и потребителей сильно отличаются друг от друга.

Необходимо различать графики: цеховых нагрузок и нагрузок на шинах главного распределительного устройства собственной электростанции или подстанции. Эти два графика отличаются друг от друга прежде всего по абсолютным величинам почасовых нагрузок, а также по своему виду.

График на шинах электростанции (ГРУ) получается путём суммирования нагрузок по всем цехам предприятия и прочим потребителям, включая и внешних потребителей. При этом к цеховым нагрузкам следует прибавить потери мощности в цеховых трансформаторах и проводах, подводящих к трансформаторам. Вполне естественно, что на шинах ГРУ мощность значительно превышает мощность каждой отдельно взятой подстанции.

Про электрические нагрузки жилых зданий: Суточные графики нагрузки жилых зданий

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Электрическая мощность: что это такое и как ее рассчитать

Обозначаемая на схемах буквой Р электрическая мощность – это физическая величина, которая характеризует скорость преобразования или передачи электроэнергии. Стандартное понятие – это усилие по перемещению электрического заряда по маршруту из точки F1 до точки F2.

Электрическая мощность прибора — ключевой параметр, благодаря которому определяется потенциальная возможность его функционирования в электрической сети. Используется для расчета схем и режима работы оборудования, чтобы обеспечить безопасность электросетей. Чем больше мощность прибора, тем быстрее выполняется ими нужное действие.

Сила электрического тока через напряжение и ток

Поскольку разница потенциалов, вычисляемая по формуле (F1-F2), определяет напряжение (U), нетрудно сделать вывод о том, что нельзя использовать соотношение, установленное законом Ома. Электрическая мощность (P) также квалифицируется силой тока (I) на конкретном участке линии. Финальное выражение: P = U х I.

Чему равна нагрузка, определяемая через ток и сопротивление

За счет простого преобразования определяется потребление электрической энергии по следующей формуле: P = I2 х R. Здесь показывается зависимость мощности от номинального значения резистора, присоединенного к линии элемента сети. Для полной цепи указываются сопротивление источника (внутреннее) и проводимость точки соединения.

Читайте также:
Отличия электрика от электромонтера

Что это такое и как рассчитать нагрузку

Нагрузка электрического тока – величина, характеризующая его свойства. Показывает сколько энергии потребляется электрическими приборами. Измеряется мощность тока с помощью специального прибора – ваттметра.

Если последовательно подключить измерительный прибор, можно проверить силу тока. При параллельном присоединении определяется напряжение. Количество потребления схемы рассчитывается по формулам: P = I х U или P = U2/ R = I2 х R.

Электрическая нагрузка равняется напряжению на потребителе умноженному на величину тока, протекающего через него.

Формула указывает, какие измерения определяют этот параметр. Если нагрузка активная, меряется Ваттами, реактивная единица электрической мощности – ВА.

Как определить максимальную нагрузку тока

Полезная мощность показывает максимальное значение при ситуации, когда сопротивление нагрузки R сравнивается с таким же параметром внутри источника — r.

P max = E2 / 4r, где E — это движущая сила источника тока.

Для расчета предельной токовой нагрузки для электрического устройства нужно знать параметр номинальной нагрузки и напряжение переменного тока на входе. Технический паспорт прибора, руководство или эмблема содержат первый показатель.

Например, когда номинальный параметр бытовой техники (P) составляет 12 Вт, максимальная величина потребляемого тока при переменном напряжении составит для:

• 120 В – I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА.
• 220 В – I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА.

При необходимости, количество потребленной электроэнергии выражается через комплексную величину. С этой целью применяют базовые соотношения, импеданс используют вместо сопротивления.

Видео описание

Активная, реактивная и полная мощность. Что это такое, на примере наглядной аналогии.

Параметры электрических приборов

Каждую современную квартиру нужно оснащать электрическими приборами. Для их подключения к сети необходимо составить принципиальную схему, где согласованно друг с другом распределятся нагрузки, подключенные к отдельным линиям. Нужно встраивать автоматический выключатель на основании ПУЭ для недопущения аварийных случаев.

Вначале уточняются параметры электропроводки. Затем проверяются по схеме группы для подключения к сети бытовых электроприборов.

Стандартные характеристики электрической мощности потребления (Вт):

• стационарный компьютер – 170-1 250;
• жидкокристаллический телевизор – 120 – 265;
• ноутбук – 40-280;
• кондиционер – 1 200 – 2 500;
• утюг – 450-1850.

Для защиты сети необходим автомат, его выбираем с учетом всех существенных факторов.

Важно уделить внимание нагрузкам, имеющим повышенные параметры реактивной энергии.

Читайте также:
Увеличение мощности электроэнергии: пошаговая инструкция

В чем измеряется?

Единица измерения электрической мощности – Вт для России. По международным стандартам – W. Это энергия, предоставленная за единицу времени. Один Вт равен джоулю за 1 секунду (Дж/с). Причем джоуль – это единица электрической мощности, секунда – времени.

Для небольшого значения используют кратные приставки: «милли-», «микро-», для крупной величины — «мега-». Например: 5 800 Вт = 5,8 киловатт = 5,8 кВт.

При умножении 1 Киловатта на 1 час получается Киловатт-час (кВт х ч). Это единица измерения количества предоставленной абонентам электроэнергии. Применяется энергетическими предприятиями, которые владеют соответствующим оборудованием (генераторы и трансформаторные подстанции). На них вырабатывается и преобразуется произведенная электроэнергия, которая затем распределяется по потребителям.

Таким же образом энергетическая емкость батарей измеряется в единицах ампер-часов (А-ч). Переносные виды аккумуляторов энергии меряются миллиампер-часами (мА-ч).

Для единицы измерения Ватт по международным стандартам выделено буквенное обозначение W по имени Джеймса Уатта. Он впервые стал употреблять термин «лошадиная сила», являющая сегодня устаревшей единицей параметра Вт.

Показатели преобразования энергии:

• лошадиные силы (HP) — 746 Вт;
• кило Ватты (кВт) — 1×1000 Вт;
• мегаватты (МВт) −1×1000000 Вт;
• гигаватт (ГВт) — 1×1000000000 Вт.

Сегодня «лошадиная сила» применяется для указания второго показателя силы двигателя транспортных средств.

От чего зависит нагрузка электрического тока

Существующие линии электропроводки при передвижении электронов испытывают сопротивление, характеризующее потери напряжения. Схемы, где присутствует источник переменного тока, имеют одну особенность – ключевую роль здесь играет синусоидальное колебание электрических показателей.

Указанная далее информация позволит подобрать наилучший способ расчета с учетом фактических условий сети.

Мгновенная электрическая мощность: вычисляем значение

Этот показатель устанавливает мгновенные величины измеряемых данных. Ключевое определение рассмотрено с учетом того, что единичный простой заряд (q) перемещается за определенное время Δt. На выполнение конкретного действия затрачивается энергия электрического тока PF1-F2 = U/ Δt или (U/ Δt) х q = U х (q/ Δt). Формула учитывает движение q за период Δt. Поскольку ток по классическому определению равняется заряду, переходящему из F1 в F2 (I = q/ Δt), выводится финальное выражение: PF1-F2 = U х I.

Условно допуская, что очень маленький промежуток времени, получаем мгновенную мощность для части электрической цепи P(t) = U(t) х I(t). Такие же выводы можно сделать с учетом соответствующего параметра сопротивления: P (t) = (I (t))2 х R = (U(t))2/ R.

Дифференциальные выражения для электрической мощности

Действующие проводники имеют особенность – линия теряет энергию на единицу объема из-за наличия сопротивления внутри электрической цепи. Часть мощности тратится на нагрев проводов. Подобные моменты надо смотреть, учитывая плотность тока (j).

Удельный параметр нагрузки определяется по формуле: P уд = (j2) х R уд. Для упрощения оценки большей частью используют такую же проводимость. Ее значение обратно пропорциональная соответствующему параметру сопротивления.

Видео описание

Мощность тока электрического.

Электрическая мощность: цепь постоянного тока

Указанные ранее формулы показаны без корректирующих коэффициентов. Ими пользуются для того, чтобы рассчитать схему с присоединением к источнику постоянного тока. С помощью обыкновенного прибора – мультиметра при правильном положении переключателя устанавливается сопротивление нагрузки, подключенной к сети.

Электрическая мощность: цепь переменного тока

Для таких линий пользоваться формулами, определяющими мгновенные параметры, недопустимо, поскольку итоговый показатель меняется от минимального значения до максимального с частотой сети. Для типовой однофазной сети 220 В характерен синусоидальный сигнал 50 Гц. Разрешается применять простую формулу P = U х I при присоединении приборов, имеющих резистивные параметры:

• ТЭН стиральных машин;
• спирали инфракрасных обогревателей;
• лампочки накаливания.

С помощью этой формулы устанавливается нагрузка.

Энергия может быть двух видов: реактивной и активной.

Активная – это истинная электрическая мощность, производит реальную работу в нагрузке, Вт показывает этот параметр. Она преобразует энергию в механическую, тепловую и иные разновидности.

Если включить мощную установку или конденсатор, внутри сети падает напряжение. Такие нагрузки создают колебательный контур, который получает энергию от источника питания. Полезные функции при этой ситуации выполняют лишь P акт составляющие. Активный показатель рассчитывают следующим способом:

• U х I – постоянный ток (переменный при резистивной нагрузке);
• U х I х cos fi – для однофазной линии 220 В;
• U х √3 х cos fi = U х 1,7321 х cos fi – 3-х фазная сеть, U х √3 х 380V.

Бывают другие виды энергии, но об этом позже.

Реактивная мощность

Этот показатель показывает нагрузки, которые создаются в устройствах за счет колебания энергии электромагнитного поля.

Реактивная мощность, вне зависимости от отсутствия полезной работы, необходимо учитывать для правильной оценки ключевых данных сети. Кабели и провода, при прохождении по ним тока по любому направлению, нагреваются. Это происходит довольно циклично. Энергетические воздействия при высокой интенсивности:

• повреждают кабельные жилы и защитную изоляцию;
• способствуют возникновению короткого замыкания;
• разрушают обмотки трансформаторов и приводов.

Реактивная мощность выражается как ВА (вольт-ампер) и рассчитывается умножением напряжения на силу тока и угол сдвига:

P р = U х I х sin fi.

При подключении нагрузки с емкостными параметрами, значение становится отрицательным, при индукционными – положительным. Поскольку меняются характеристики магнитного поля, единица измерения реактивной мощности ВА.

Если параметры полной электрической мощности показать векторами, возникает треугольник. Длина его сторон будет равняться количеству потребленной электроэнергии конкретной составляющей. Угол, расположенный между полной мощностью (P полн) и активной (ϕ), применяется для расчетов. Общее значение определяется выражением: P полн = √((P акт)2 + (P реакт)2).

Читайте также:
Активная и реактивная мощность – что это

Что такое мощность в электричестве

Напряжение – работа, выполняемая по передвижению единицы заряда. Ток – это количество перемещенных кулонов за 1 секунду. При умножении первого параметра на второй получается итоговый объем проделанной работы за 1 секунду.

Сила электричества – числовой измеритель тока, который характеризует его энергетические качества. Силовой показатель одинаково зависит от напряжения и токовой силы. А чем измеряется мощность тока? Для измерения этого параметра используется Ваттметр, таким же образом обозначается единица измерения – Вт (Ватт).

Применяя зависимость силового параметра от силы тока и напряжения, специалисты могут передавать электричество на дальние расстояния. Для этих целей энергия преобразуется на понижающих и повышающих ТП (трансформаторных подстанциях).

Мощность электрооборудования и неактивная мощность

Паспорта на оборудование содержат активную нагрузку – коэффициент мощности, являющийся важной характеристикой. Она показывает, насколько эффективно бытовой прибор потребляет электроэнергию.

Это число от −1 до 1, оно не бывает равным единице. Коэффициент этот зависит от вида нагрузки: C, L или R. Первые 2 негативно влияют на PF = cos φ системы. Если его параметр большой, ток, потребляемый приборами, увеличивается. Многие силовые нагрузки индуктивные, вынуждают ток отставать от напряжения.

В электрических АС-цепях сетях переменного тока возникает неактивная энергия. Она рассчитывается просто: квадратный корень из суммы (Pa2+Рr2). Если реактивная нагрузка нулевая, то пассивная равняется модулю |Pa|.

Наличие нелинейных искажений тока в электросетях вызвано несоблюдением направления, возникающего между U/I, поскольку энергия обладает импульсным характером. При нелинейных режимах увеличивается полная мощность тока (EP). Подобная нагрузка неактивная, потребляет Pr и энергию искажения тока. Единица измерения – как у обычной мощности Вт.

Видео описание

Работа и мощность электрического тока.

Заключение

Электрическая мощность – это усилие по передвижению заряда по определенному маршруту из точки F1 до точки F2. Благодаря ей определяется потенциал работы устройств в сети. Применяется для расчета схем и выбора режима работы приборов, чтобы электрическая сеть функционировала безопасно.

Обозначения в эл. схемах

Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. ГОСТ 2.710

Информация о материале Категория: Обозначения в электрических схемах. Опубликовано: 26 марта 2009 Просмотров: 437788

Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. ГОСТ 2.710-81 (фрагмент).

Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов.

А

В

С

D

Е

F

G

Н

К

L

М

Р

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

Примеры двухбуквенных кодов

Примеры видов элементов, помеченные * добавлены автором.

AA

AB

АС

AF

АК

АКB

AKS

AKV

AKZ

AR

AV

AW

ВА

ВВ

BD

BE

ВF

ВС

ВК

BL

ВМ

ВР

BQ

BR

BS

BV

BT

BVA

BW

CB

CG

DA

DD

DS

DT

ЕК

EL

ЕТ

FA

FP

FU

FV

GB

GC

GE

GEA

НА

HG

HL

HLA

HLG

HLR

HLW

HY

КА

КН

КК

КМ

КТ

KV

KA0

KAT

KAW

KAZ

KB

KBS

KCC

KCT

KF

KHA

KLP

KQ

KQC

KQT

KQQ

KQS

KS

KSG

KSH

KSS

KSV

KZ

KVZ

KW

LL

LG

LR

PF

PI

РК

PR

PS

РТ

PV

PW

PA

PC

PG

PHE

PVA

QF

QK

QS

QN

QR

QW

RK

RP

RS

RU

RR

SA

SB

SF

SAB

SAC

SC

SN

SS

SQ

SQA

SQC

SQK

SQM

SQT

SQY

SX

SL

SP

SQ

SR

SK

ТА

TS

TV

TAN

TL

TLV

TS

TUV

TAV

UB

UR

UI

UZ

UA

UF

UV

VD

VL

VT

VS

WE

WK

WS

WT

WU

WA

XA

XP

XS

XT

XW

XB

XG

XN

YA

YB

YC

YH

YAB

YAC

YAT

YMC

ZL

ZQ

ZA

ZF

ZV

Комментарии

#14 Мультиметр — Незанят 10.05.2023 15:13

Было бы неплохо уже делать единую базу обозначения элементов. Или систематизирова ть 2ю и 3ю буквы обозначения
В примерах нет щитового мультиметра.
Предлагаю PN
Согласно Буквенным кодам функционального назначения элемента ГОСТ 2.710-81 табл 1 (N-измерительны й)

#13 Фотоконденсатор — Александр Назаренко 12.05.2020 07:35

1. Если УГО стандартами не установлено, то разработчик выполняет УГО на полях схемы и дает пояснения (ГОСТ 2.702-2011).
То-есть, если в стандартах условное обозначение какого-то электрического устройства отсутствует, можно придумать свое (желательно используя имеющиеся в стандартах элементы условных обозначений). А на свободном поле чертежа, отобразить данное обозначение и дать разъяснения о его назначении, функции.
Например фотоконденсатор:

2. По буквенному обозначению, если уж в стандартах все фотоэлементы: и фоторезистор, и фотодиод, и фототранзистор обозначают одинаково — BL, то наверное будет логичнее и фотоконденсатор у присвоить тот-же буквенный код BL.

3. Фотоэлектрохими ческий суперконденсато р, при беглом ознакомлении, совмещает в себе полупроводников ый солнечный элемент собственно суперконденсато р. Возможно его можно изобразить таким образом:

Буквенный код, тот-же применяйте на Ваше усмотрение (возможно в данном случае, можно применить обозначение как для источника питания — G) и расшифруйте в пояснениях.
Но, это предположительн о. Нужно внимательней изучить конструкцию (у меня на это нет времени)

#12 Фотоконденсатор — Физик 10.05.2020 19:35

Доброго времени суток!
Меня очень сильно интересуют 3 вопроса.
1. Как обозначаются фотоконденсатор ы на электрических схемах (по логике должно быть обозначение аналогично фоторезистору: сам элемент (конденсатор в данном случае) взять в кружок и поставить 2 стрелки направленные на него; но проблема в том, что я не нашёл ни одного подтверждения этого как в каталогах, так и вообще в статьях в Интернете).
2. Если обозначения какого-либо элемента пока не существует, то можно ли его обозначать сочетанием букв, либо сочетанием элемента и букв? Например, в данном случае пусть не существует обозначения фотоконденсатор а. Какими из следующих вариантов тогда можно его обозначить: тремя буквами «BLC» или «CBL», взятыми в кружок (кстати, если это правильно, то какой из этих 2-х вариантов верен?), или же нарисовать конденсатор, а рядом поставить буквы «BL»?
3. Как обозначаются подтипы элементов на электрических схемах? Например, существует фотоэлектрохими ческий суперконденсато р (PES-фотоконден сатор, от англ. Photoelectroche mical Supercapacitor) . Как его обозначить на схеме? Конденсатором с рядом расположенными буквами PES? Или опять сочетанием каких-либо букв, например, «PES-С» (кстати, чисто из любопытства вопрос: если такое обозначение верно, то нужно ли ставить дефис?)?
Извините, что задал столько вопросов (наверное, глупых к тому же)! Я не очень в этой сфере разбираюсь. Но мне правда очень нужно это.
Заранее благодарю!

Электрические нагрузки: характеристики, графики, зависимости

Целью расчета электрических нагрузок является определение токов, протекающих по токоведущим элементам, с точки зрения их допустимости по условиям нагрева элементов. Расчет электрических нагрузок является определяющим величину затрат в системах электроснабжения.

Ток, протекая по элементу вследствие его омического сопротивления, вызывает его нагрев. Температура нагрева проводников ограничивается по условиям износа изоляции и условиям работы самого элемента. Если бы токи в проводниках были неизменны, то расчет их сечений можно было бы производить, пользуясь допустимыми температурами перегрева. Для кабелей и проводов, например, она составляет 50…80°С. Но мы имеем изменяющийся во времени ток, который вызывает изменение температуры проводников. Нас интересует максимальная температура, которая может существовать некоторое время.

Расчет электрических нагрузок

Расчетная величина электрических нагрузок Рр определяет технические решения, диктуя затраты на изготовление электротехнических изделий, создание и развитие субъектов электроэнергетики, построение и функционирование объектов электрики. Ожидаемые Рр определяют электроснабжение всех уровней. Опыт показал, что Рр систематически завышаются и что проблемы расчета Рр не могут быть решены в рамках существующих теорий. Рынок снизил на четверть среднюю общезаводскую загрузку трансформаторов и сетей системы электроснабжения и коэффициент спроса предприятий.

Отсутствие анализа исходных данных (известных к моменту принятия решения по схеме электроснабжения при проектировании, во время эксплуатации и др.); отрыв расчета от технологических, временных и человеческих факторов; нечеткость представления, для каких целей, стадий проектирования и уровней системы электроснабжения выполняется расчет, порождают путаницу в терминологии, проявляющуюся в применении понятий, имеющих разный физический смысл, но одинаковое математическое представление. Понятие Рр многозначно и применяется, вопервых, как связанное с физическим процессом протекания электрического тока; вовторых, при инвестиционном проектировании, решении перспективных вопросов развития предприятия, модернизации отдельных производств, согласование вопросов присоединения (подключения) предприятия или отдельных его объектов с энергоснабжающей организацией; втретьих, для нормирования, оплаты и других целей, связанных с управлением электропотреблением и энергосбережением.

Исторически, со времен Вольта и Ома, греющее действие электрического тока поставило вопрос о выборе сечения проводников. И сейчас выбор элементов электрической сети из условий нагрева является одним из основных этапов проектирования. Максимальная температура перегрева проводника с постоянной времени нагрева Тн в общем случае определяется уравнением теплового баланса, решаемым до конечного результата только для неизменного во времени / графика нагрузки I(t) = const, т.е. для электроприемников, имеющих постоянную во времени нагрузку (не как на рис 2.3).

Закон изменения нагрузки (например, на протяжении года) достаточно сложен, особенно учитывая сезонную составляющую (рис. 2.5) и неравномерность потребления по дням недели (рис. 2.6). Подключение, соединение электроприемников в группу на распределительном щите или подстанции порождает случайный характер нагрузки, где уравнение теплового баланса неразрешимо изза математических трудностей.

Поэтому выбор сечения проводника по нагреву производят не по максимальной температуре перегрева, а по расчетной токовой на грузке /р, которая определяется на основании принципа максимума средней нагрузки.

Для оценки нагрева проводников правильнее использовать закон Джоуля—Ленца и вести расчет по максимуму среднеквадратичного (эффективного) тока для каждого изменения за определенное время. Расчетный ток /р, равный максимуму среднего тока, есть приближение, обеспечивающее инженерную точность при построении схемы электроснабжения.

При переменной нагрузке, когда график чаще всего случайный, использование выражения (2.7) приводит к эквивалентному по эффектам нагрева расчетному току /р, который вызывает в проводнике или такой же максимальный нагрев над окружающей температурой, или тот же тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка /(/). ток /р обычно определяют по расчетной активной нагрузке.

В качестве расчетной нагрузки применяют среднюю нагрузку поактивной мощности за интервал реализации продолжительностью Г, который связывают с постоянной времени нагрева Г0. Использование максимальной из средних нагрузок (в этом и заключается принцип максимума средней нагрузки) позволяет судить о расчетном (проектном) максимуме, заявленном или фактическом суточном, недельном, месячном, квартальном и годовом 30минутном (Р = Pmax) максимуме.

В зависимости от конструкции, условий прокладки для каждого проводника любого назначения указывается неизменный во времени нормируемый (номинальный) ток /ном, длительно предельно допустимый по его нагреву. Например, по ПУЭ допустимый длительный ток для трехжильных кабелей напряжением 10 кВ сечением токолроводящей жилы 185 мм2 с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле, составляет 310 А. ток принят из расчета прокладки в траншее (земле) на глубине 0,7… 1,0 м не более одного кабеля при температуре земли 15 °С, с удельным сопротивленцем земли 120 см * К/Вт и допустимой температурой жилы кабеля 60 °С.

При прокладке нескольких кабелей рядом в зависимости от расстояния между ними и от их количества вводится понижающий коэффициент до 0,75 (теоретически все изложенное есть мировоззрение первой научной картины мира: все можно и нужно рассчитывать). По току р выбирают ближайшее сечение, номинальный ток которого с учетом всех расчетных коэффициентов больше (Iном > Iр).

Таким образом, при проверке на нагрев проводников любого назначения принимается получасовой максимум тока /тах, наибольший из средних получасовых токов данного элемента. Выбор сечений проводников в отношении предельно допустимого нагрева производится с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п.

Кроме определения сечений элементов системы электроснабжения по нагреву максимальная нагрузка Ртах необходима для определения потерь и отклонений напряжения, максимальных потерь мощности и энергии в сетях; выбора элементов электрических сетей по экономической плотности тока; определения тока трогания релейной защиты; выбора плавких предохранителей и уставок выключателей; проверки самозапуска электродвигателей, колебаний напряжения в сетях и в других случаях, когда необходимо рассчитать элементы электрической сети или их режимы, опираясь на законы Максвелла. Для простоты далее будем рассматривать идеальный случай, когда расчетная (проектная или иная) максимальная нагрузка совпадает с фактической максимальной, замеренной какимлибо способом, и равна максимальной заявленной (договорной) на уровне предприятия: Рр = Ртах = Рф = Рз(mах).

Заявленный максимум не передается по конкретному проводу, не трансформируется одним трансформатором, не отключается одним выключателем: физически нет тока, соответствующего расчетной мощности Рр и определяемого по формуле (2.8). Положение усложняется (рис. 2.7), если учитывать: максимальную электрическую нагрузку в часы утреннего и вечернего максимумов нагрузки; ночной максимум; максимальную нагрузку, превышающую заявленную и лимит, которая может быть разрешена, если есть резерв у субъектов электроэнергетики; максимальную нагрузку, соответствущую проектной технологической производительности; максимальную нагрузку, согласованную с энергоснабжающей организацией для подключения; перспективную максимальную проектную нагрузку; максимальную нагрузку при осуществлении регулирования режима электропотребления (управление потребителямирегуляторами) и др.

Таким образом, при решении вопросов электроснабжения определяющей величиной является расчетная электрическая нагрузка, которая принимается равной получасовому максимуму Ртах. Этот максимум может находиться по данным конкретных электроприемников и применяться для расчетов электрических сетей и их элементов (опираясь на теоретические основы электротехники). Но он может также рассчитываться с учетом системных свойств предприятия, устойчивости развития и ценологической устойчивости структуры. Такой Ртах нужен при выборе на перспективу схем электроснабжения предприятий, производств и цехов, определении их объемов электропотребления, решении вопросов технологического и технического присоединения к подстанциям и сетям энергоснабжающей организации, определении основных групп электрооборудования, инновационных вложений, штатов.

Рост числа элементов по уровням сверху вниз приводит к тому, что расчеты, которые жестко определяют каждый элемент системы электроснабжения, возможны лишь при многих допущениях для 6УР и 5УР. Для более низких уровней системы электроснабжения возможны лишь локальные расчеты (для данной секции РП, цеховой ТП, распределительного шкафа).

Как физическая величина электрическая нагрузка есть электрическая мощность Р = U*I. Если электрическая энергия А – совершая работу, расходуется равномерно в течение времени то Р = A/t. Изменение электрических нагрузок во времени представляют таблицами (временными рядами), указанием нагрузок для характерных режимов, например периодов расплавления, окисления и рафинирования дуговой сталеплавильной печи, или определенного временного интервала (получаса, часа, смены, суток, недели, месяца, года).

Графики электрических нагрузок

1. индивидуальные — графики электрических приемников;
2. фупповые — слагаемые из индивидуальных графиков с учетом взаимозависимости нагрузок по условиям технологии. Групповые графики могут применяться при выборе оборудования и проводников, питающих группы электроприемников (главным образом для 2УР);
3. потребителей в целом, питающихся от 6УР—4УР, для которых учет всего многообразия индивидуальных графиков практически счетного (практически бесконечного) множества электроприемников делает невозможным применение прямых методов расчета (даже при наличии всех графиков к моменту принятия технического решения).

Для графиков важен интервал осреднения Д, сумма которых определяет 30-минутный интервал, принимаемый за расчетное время. Для индивидуальных графиков At должно соответствовать физике изучаемого процесса. Например, для рельефных сварочных машин должно быть малым из-за резкопеременного режима работы, отображаемого графиком нагрузки, когда время импульса сварки t = 0,04…0,12 с; время паузы между импульсами t2 = 0,02…0,20 с; число последовательных импульсов — 2… 10.

Регистрация ординат графиков нагрузки группы электроприемников, подключенных к какомулибо коммутационному аппарату 2УР, и графиков потребителей 6УР—4УР существующими регистрирующими приборами может осуществляться с любым интервалом осреднения. При измерении на одном электрическом присоединении с интервалом At = 3 мин общее число регистрируемых точек за сутки составит 24 • 60:3 = 480; всего за год — 175 200. Такое количество измерений затрудняет использование графика на большом временном интервале и для большого числа присоединений. Кроме технических трудностей съема информации, суммирования результатов, регистрации и обработки существуют и экономические ограничения.

Если индивидуальные графики нагрузки электроприемников известны и возникает необходимость аналитического формирования групповых графиков нагрузки, то применимы автокорреляционная функция индивидуального графика нагрузки рассматриваемого, как реализация стационарного случайного процесса.

Чтобы получить достаточно снять показания счетчика электроэнергии, пересчитать их в киловаттчасы и разделить на 0,5 ч. Отклонение от Рмах учитывается счетчиком, определяющим среднюю нагрузку Рср за интервал. Суммирование, проводимое счетчиком за 30 мин, упрощает допущения о значении и вероятности изменения нагрузки за Д.

Из рис. 2.4 очевидно, что величина Р зависит от начала отсчета. Технически возможно рассчитывать Рмах за 30 минутный интервал, начинающийся с любого момента. Возникает вопрос о цели таких измерений и их экономической целесообразности, которая оправдывается при регулировании электропотребления предприятий и создании систем управления электрическими нагрузками. Пока, как правило, измерение производится в фиксированное время, совпадающее с началом часа. Усредненные по формуле максимумы фиксируются, образуя суточный график (рис. 2.7), состоящий из 48 точек.

На суточном графике выделяют утренний и вечерний (обычно больший) максимумы и ночной провал, когда нагрузка понижается до минимума. Часы прохождения утреннего и вечернего максимумов задаются энергоснабжающей организацией.

Наибольший из максимумов принимается за суточный максимум (при регулировании максимум может не совпадать с этими значениями) и наносится на годовой (месячный, квартальный) график нагрузки. Наибольший из суточных максимумов в течение квартала должен приниматься за заявленный максимум и оплачиваться. В этом случае фактический расчетный и заявленный максимумы будут совпадать. Аналогично определяется среднесуточная мощность.

Максимальная электрическая нагрузка

Графики наглядно характеризуют электрическую нагрузку (и многие другие стороны работы предприятия, например ритмичность, использование оборудования по сменам). Но в инженерной практике оперировать с графиками неудобно (а сейчас на начальных стадиях проектирования они отсутствуют вообще, в отличие от проектных заданий 1930— 1940х гг.), когда, не предполагая ценологических ограничений, стремились сделать заводы одинаковыми, будто это два электродвигателя. Поэтому при расчетах электрических нагрузок, согласовании технических условий на электроснабжение предприятий, лимитировании и управлении электропотреблением оперируют показателями, применение которых является достаточным практически для всех расчетов.

Поэтому, говоря в электроснабжении предприятия (об объекте потребителя) о мощности Рр, Рмах, Рф, всегда явно или неявно предполагается, что присутствует время и как интервал, и как точка на текущем времени Ньютона.

Так что определение Рр есть конвенционное соглашение 1930— 1950х гг. (хотя так и не называемое) об интервале Д/, привязки этого интервала к протяженности суток … года. Это утверждение нашло отражение в замерах в характерный летний и зимний дни, когда предприятия по требованию энергоснабжающей организации предоставляют фактические замеры своего Ртах в течение суток с 30минутным интервалом.

Таким образом, для действующих предприятий на высших уровнях системы электроснабжения 6УР, 5УР, 4УР всегда имеется достоверная величина — расход электроэнергии за отчетный период: смену, сутки, неделю, месяц, квартал, год. Годовая отчетность для 6УР есть государственная статистическая отчетность; отчетность для 5УР (частично и для 4УР) — ведомственная, которая может быть положена в основу отраслевых информационных банков по удельным и общим расходам электроэнергии.

Используем наиболее известную и достоверную величину Л. Если площадь А = const и А = Р^Т, где Т — число часов в сутках, в году (Тт = 8 760 ч), то при работе предприятий с нагрузкой, равной Рмак это же количество электроэнергии А было бы израсходовано за число часов Tmаx, называемое числом часов использования максимума или продолжительностью использования максимальной нагрузки.

Из всех интервалов, усредненных на At = 30 мин, нагрузка с 21 ч до 21 ч 30 мин является максимальной.

Именно эта нагрузка, являясь средней за некоторый интервал времени, иллюстрирует положение, согласно которому максимальная нагрузка Ртах, принимаемая при расчете, есть максимальная из средних нагрузок. Это положение распространяется на любой интервал, в том числе на квартал, год. Развитие вычислительной техники и потребности в регулировании электропотребления требуют уменьшения временного интервала (в идеале — ежесуточная заявка Ртах реализован переход на заявку Ртах по месяцам и неделям).

Назовем установленной мощностью электроприемника Ру его номинальную мощность, указанную изготовителем электротехнического устройства (паспортная мощность, указанная в документации). Установленным назовем любой электроприемник, подключенный к электрической сети, работающий или неработающий, но могущий быть включенным или отключенным в любое время по технологическим требованиям, условиям безопасности, ремонтным соображениям.

Установленная мощность для любого присоединения и на любом уровне системы электроснабжения равна сумме установленных (номинальных) мощностей без какихлибо поправочных коэффициентов. В случае, например, установки трех насосов водоотлива с электроприводом (таких, что в нормальном режиме один обеспечивает удаление воды, второй включается взамен или аварийно, третий должен быть в состоянии готовности к периоду интенсивного поступления воды; все три насоса могут быть в любом из трех состояний).

При этом исключается неопределенность, которая вносилась исключением из формулы (2.18) всех заведомо резервных потребителей, простаивавших в дни производства записи (замера нагрузки) по причинам, не свойственным условиям нормальной эксплуатации.

В расчетах часто используется номинальная (паспортная) мощность электродвигателя Рном — мощность, развиваемая на валу при номинальном напряжении. Это значит, что на зажимах электродвигателя и далее на 2УР и выше потребуется большая мощность, определяемая КПД электродвигателя и потерями в сети, которые изменяются при изменении загрузки электродвигателя и напряжения. Однако несмотря на вносимую погрешность в расчетах используют паспортные данные электроприемников (РноЫ9 /ном, coscp).

Определим коэффициент использования по активной мощности как отношение средней мощности к установленной.

В различных теоретических расчетах используют годовой коэффициент энергоиспользования АГПЭИ, принимая среднегодовую нагрузку Рсг = Аг/Тп где Тп — годовое число работы предприятия, заимствованное электриками в 1950—1960е гг. у экономистов. Со временем Тп трансформировалось в число часов использования максимума, которое для силовых нагрузок цехов и предприятий составляет: одна смена — 1 500…2000 ч/год; две смены — 2 500… 4000 ч/год; три смены — 4 500…6000 ч/год; непрерывная работа — 6500…8000 ч/год. Естественно, что ценологические пределы существенно отличаются. Понятнее для технологического менеджмента использовать коэффициент электроиспользования Ктъп и, физический смысл которого заключается в следующем: сколько часов в сутки, неделю, месяц, квартал, год работало предприятие (объект 2УР— 5УР), если работало бы с нагрузкой неизменной и равной Лпах.